Productie van de meest gedetailleerde 3D-kaart van de Melkweg: Belgische astronomen dragen bij aan de Gaia Focused Product Releases
Brussel, 10 oktober 2023 – Vandaag publiceren het Europees Ruimteagentschap (ESA) en de Gaia-samenwerking nieuwe gegevens in de vorm van vijf Focused Product Releases. De resultaten zijn veelbelovend en bieden met deze datapublicatie een voorproefje van wat de vierde versie van de Gaia-catalogus (Gaia DR4) zal inhouden die eind 2025 wordt verwacht.
Foto: Artistieke weergave van de satelliet Gaia die zich voor de Melkweg bevindt. Image credit: ESA/ATG medialab – ESO/S. Brunier.
De Gaia-satelliet brengt sinds 2014 de hemel in kaart met daarop sterren die een miljoen keer zwakker zijn dan zichtbaar met het blote oog. De derde versie van deze meest volledige en gedetailleerde sterrencatalogus (Gaia DR3), die in juni 2022 werd gepubliceerd, vormt een mijlpaal voor astrofysisch onderzoek. Gaia’s uitzonderlijk nauwkeurige afstanden, beweging in de ruimte, en fundamentele parameters van sterren, evenals de classificatie van quasars en de nauwkeurige astrometrie van asteroïden maken nu deel uit van het dagelijkse werk en wetenschappelijk onderzoek van de meeste astronomen.
Eén van de pronkstukken van de onlangs gepubliceerde Gaia gegevens is de bolvormige sterrenhoop Omega Centauri. Deze bolhoop bevat ongeveer 10 miljoen sterren die zeer dicht opeengepakt aan de hemel staan, waardoor het een uitdaging is voor Gaia om ze van elkaar te onderscheiden. Met het oog op Gaia DR4 zijn er verschillende technieken ontwikkeld om de waarnemingen in dichte maar erg interessante gebieden met veel sterren nog te kunnen analyseren. Door de herverwerking van de Omega Centauri-cluster konden de astrometrie en fotometrie van 526 587 extra sterren in de kern van deze bolhoop worden opgemeten.
Hoewel Gaia dezelfde sterren meerdere keren en op verschillende tijdstippen waarneemt heeft ESA tot dusver alleen gemiddelde metingen gepubliceerd. Dit heeft Gaia onderzoekers er niet van weerhouden om ook veranderlijke sterren te gaan identificeren, maar de gegevens zoals fotometrie en radiële snelheden in de tijd, gebruikt bij het classificatieproces, werden nog niet gepubliceerd. In afwachting van Gaia DR4, waarbij alle waarnemingen (zowel in tijd als gemiddeld) zullen beschikbaar komen, bestaat de huidige Focused Product Release uit een gedeeltelijke publicatie van tijdsreeksen van de hoogste kwaliteit voor 9164 langperiodieke variabele sterren. Dit helpt de wetenschappelijke gemeenschap zich voor te bereiden op de schat aan gegevens die Gaia in 2025 zal opleveren.
De satelliet Gaia van ESA heeft herhaaldelijk het spectrum waargenomen van een ongekend groot aantal koele reuzensterren, de zogenaamde Mira-variabelen, waarvan bekend is dat het oppervlak over lange perioden, soms langer dan een jaar, voortdurend uitzet en inkrimpt. Deze artistieke impressie van een Mira-ster laat zien hoe de snelheid van de bewegingen van het oppervlak en de atmosfeer nauwkeurig opgemeten worden uit de (Doppler)verschuivingen van donkere lijnen waargenomen in de gedetailleerde spectra van Gaia.
Een video-animatie is te vinden op: http://aa.oma.be/GaiaFPR_nl.
De ruimte tussen de sterren is niet helemaal leeg. Ze is gevuld met een gas van lage dichtheid dat bestaat uit atomen, ionen, moleculen, en stof. Deze interstellaire materie absorbeert en verstrooit het licht van sterren, waardoor het roder en zwakker wordt. In de spectra van sterren komen daarnaast andere kenmerken voor, de zogenaamde Diffuse Interstellaire Banden. Deze brede spectrale banden zijn het gevolg van de absorptie van licht waarschijnlijk veroorzaakt door zeer complexe moleculen die in welbepaalde richtingen in de interstellaire ruimte voorkomen. Dergelijke diffuse interstellaire banden zijn aanwezig in het golflengtebereik van Gaia’s Radial Velocity Spectrometer en worden gebruikt om de structuur van de Melkwegschijf en zijn spiraalarmen te achterhalen.
Aan het einde van de afstandsschaal, vlakbij de grens van het waarneembare heelal, detecteert Gaia ook quasars. Sommige quasars kunnen aan de hemel heel dichtbij een zwaar sterrenstelsel staan waardoor het pad dat hun licht volgt wordt afgebogen door de zwaartekracht van het sterrenstelsel, net alsof het door een lens gaat. Dit lensfenomeen produceert een gravitationele ‘fata morgana’ die kan gebruikt worden om de leeftijd en de uitdijingssnelheid van het heelal direct te schatten. De afgelopen maanden hebben Gaia-teams 381 nieuwe kandidaat-quasars en dergelijke ‘fata morgana’ geïdentificeerd.
Aan het andere einde van de afstandsschaal hebben ploegen van Gaia de gegevens van 156 764 asteroïden opnieuw verwerkt, maar nu met gebruik van 66 maanden i.p.v. 34 maanden aan waarnemingsgegevens van Gaia, zodat de gebruikte waarnemingen nu voor de meeste asteroïden uit de hoofdgordel een volledige omwenteling bestrijken en zo de baan sluiten. Dit leidt tot een spectaculaire toename in de nauwkeurigheid van de hieruit afgeleide banen.
Voor drie gravitationeel gelensde quasars (van links naar rechts: H1413+117, J2240+0321 en J1310-1714), tonen we in de bovenste rij de Gaia DR3 posities (zonder speciale behandeling van de quasaromgeving) uitgezet op PanSTARRS-beelden die werden waargenomen vanaf de grond. De onderste rij toont kunstmatige beelden gereconstrueerd door middel van Gaia’s Focused Product Release (met een analyse van de quasaromgeving). De waarnemingen vanaf de grond kunnen een beetje wazig zijn door de atmosfeer. Dankzij Gaia’s uitzonderlijke resolutie vormen dit bijzonder scherpe beelden van gravitationeel gelensde bronnen. Credits: “Gaia Focused Product Release: A catalogue of sources around quasars to search for strongly lensed quasars” door de Gaia Collaboration, A. Krone-Martins, et al. 2023. Meer informatie over dit onderwerp op:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/fpr-gravitational-lens-search.
De expertise van de astrofysici van de KU Leuven, de Koninklijke Sterrenwacht van België, de Université libre de Bruxelles, de Universiteit Antwerpen en Université de Liège is van groot belang voor de verwerking en analyse van de gegevens van Gaia in het algemeen, en voor de uitgave van de Focused Product Releases in het bijzonder. Ze worden hierbij ondersteund door het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) via het PRODEX-programma van ESA. Naast het leveren van nieuwe gegevens om de derde versie van de Gaia-catalogus verder aan te vullen, vormt deze Focused Product Release een belangrijke mijlpaal voor diverse nieuwe methoden in productie van alle gegevens voor Gaia DR4 die een verdubbeling van de Gaia data zal inhouden.
Verdere informatie:
- Gaia Focused Product Releases: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/focused-product-release
- Gaia voor het publiek: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia
- Over Gaia DR3: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/data-release-3
- Gaia Data Release scenario: https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/release
- Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO): https://www.belspo.be/belspo/space/esa_science_nl.stm